長久以來，科學家一直在探索為何人類需要睡眠的原因。最近，一群物理學和生物學領域的研究者們或許終於找到了答案。他們的研究表明，睡眠似乎能夠重置大腦的運作系統，使之維持在一種被稱為「臨界性」的優化性能狀態。這一狀態對於意識的最佳化運作如此關鍵，以至於長時間缺乏睡眠可能導致嚴重的健康後果，甚至死亡。
人類為什麼需要睡眠？科學家研究給出解釋。（示意圖／Shutterstock）
這項研究由華盛頓大學聖路易斯分校的生物學助理教授基思·亨根領銜。物理學中的「臨界性」描述了一個複雜系統處於秩序與混亂之間的臨界點。直到現在，還沒有研究將其與睡眠聯繫起來。
2019年，亨根教授和他的同事、物理學教授拉爾夫·韋塞爾展示了人類大腦積極維持臨界性的結果，這引發了他們的思考：是否清醒時的日常活動正在將大腦推離臨界性，而睡眠的需要僅僅是身體恢復這種狀態的方式，有點像重置開始出錯的計算機。
研究人員通過觀察老鼠在日常睡眠和清醒時大腦神經元的電活動來驗證他們的想法。他們發現，睡眠後大腦達到了最高水平的臨界性，而清醒時間越長，大腦越遠離臨界性。事實上，清醒對臨界性的影響如此顯著，以至於研究人員能夠僅憑降低的臨界性預測老鼠何時會睡覺。
科學家對於人類為何需要睡覺進行研究。（示意圖／Shutterstock）
這項研究成果發表在《自然神經科學》期刊上。雖然目前的研究僅限於老鼠大腦，並且可能無法直接應用於人類，但研究人員對於他們的理論感到信心十足，認為未來的測試，包括在人類身上的實驗，可能會證實他們的想法。
亨根教授表示：「大腦就像一台生物計算機，清醒時的記憶和經驗逐漸改變代碼，慢慢地將大腦系統拉離理想狀態。睡眠的核心目的就是恢復最佳的計算狀態。」他們的研究不僅提供了解決長期生物科學謎題的新視角，也為物理學與生物學的美妙結合奠定了基礎。
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